物质的比热容

一. 本周教学内容：

    温度与内能；科学探究：物质的比热容

基本要求：

  1. 知道温度的概念，能说出生活和自然环境常见的温度值。能用温度术语描述生活中的“热”现象。

  2. 了解液体温度计的原理，会使用液体温度计测温度。知道测量温度的方法有许多种。

  3. 知道温度的常用单位和国际单位制单位。

  4. 根据分子动理论，用类比的方法建立内能的概念。

  5. 通过探究活动，认识改变物体内能的途径。

  6. 了解“热量”的概念。能在生活和相关的物理活动中正确使用热量术语。

  7. 了解比热容的概念。

  8. 会查比热容表。能根据物质的比热容解释简单的物体温度变化和吸放热问题。

  9. 能计算有关物质比热容、温度变化或吸放热等简单问题。

  10. 能经历科学探究物质比热容的过程。

  11. 能根据科学探究的猜想与假设，制定探究计划，设计实验方案。有控制变量的意识。

  12. 会根据设计的实验方案选择、装配实验器材，完成探究实验。

  13. 能积极与他人交流探究结论，能对数据进行初步评价。

二. 重点、难点：

    重点内容：内能、热量概念的建立，改变物体内能的途径，能正确使用液体温度计测温度；比热容探究实验的计划制定、实施，对实验结果的交流与讨论。

    难点内容：用类比法建立内能的概念；比热容实验中热源及加热时间的控制、对实验数据的分析等。

    重点内容讲解：

第一部分：温度与内能

一. 温度与温度计

    物体的冷热程度叫温度。温度跟人类的关系太密切了。我们穿的衣服，要根据气温的变化来增减；我们吃的粮食，只能在适宜的气温下生长；人一旦生了病，医生要测量体温作为诊断的重要依据……

    温度的高低可以凭感觉来判断，但往往不可靠。

    我们可以做这样一个实验：

    照上图那样，先把两手分别插入热水和冷水中，过一会儿，把左手插入温水中，说出你左手的感觉，然后再把右手插入温水中，说出你右手的感觉。

    要准确地判断或测量温度就要使用温度计。家庭和物理实验室常用的温度计，是利用水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来测量温度的。

    温度计上的字母C表示它测出的数值是摄氏温度，摄氏温度是这样规定的：把冰水混合物的温度规定为零度，把沸水的温度规定为一百度，它们之间分成100等份，每一等份是摄氏温度的一个单位，叫做1摄氏度。摄氏度用符号℃来表示。例如，人的正常体温（口腔温）是“37℃”，读作“37摄氏度”；北京一月份的平均气温是“－4.7℃”，读作“零下4.7摄氏度”或“负4.7摄氏度”。

    宇宙中温度的下限大约是－273℃，这个温度叫绝对零度。要使温度降低到接近绝对零度需要极复杂的技术。由于存在温度的下限——绝对零度，科学家们提出了以绝对零度为起点的温度，叫热力学温度。国际单位制中采用热力学温度，这种温度的单位名称叫开尔文，简称开，符号是K。热力学温度T和摄氏温度t的关系是T＝t＋273K。根据国家标准，在表示温度差的时候可以用摄氏度（℃）代替开尔文（K）。因此，这个式子中T的单位用K，t的单位用℃是允许的。

    以上是几种常用温度计：金属温度计、实验用温度计、寒暑表、体温计等。

    测体温用的医用温度计——体温计里装的液体是水银。由于人体温度的变化范围是35℃到42℃，所以它的刻度范围通常也是35℃到42℃；每一小格是0.1℃。体温计盛水银的玻璃泡上方有一段非常细的缩口，测体温时水银膨胀能通过缩口升到上面的玻璃管里，读数时体温计离开人体，水银变冷收缩，在缩口处断开，水银柱不能退回玻璃泡，仍然指示原来的温度。所以体温计虽然离开了人体，表示的还是人体的温度。要使已经升上去的水银再回到玻璃泡里，可以拿着体温计用力向下甩（其他温度计不允许甩）。

    下表是一些温度值：

    在使用温度计以前，应该做到以下两点：

  1. 观察它的量程——能测量的温度范围。如果估计待测的温度超出它能测的最高温度，或低于它能测的最低温度，就要换用一支量程合适的温度计，否则温度计里的液体可能将温度计胀破，或者读不出温度值。

  2. 认清它的分度值，以便用它测量时可以准确读出温度值。

    在用温度计测液体的温度时，正确的方法如下：

  1. 温度计的玻璃泡全部浸入被测的液体中，不要碰到容器底或容器壁。

  2. 温度计玻璃泡浸入被测液体后要稍候一会儿，待温度计的示数稳定后再读数。

  3. 读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，视线与温度计中液柱的上表面相平。

二. 内能

  1. 内能的概念

    我们知道，所有运动的物体都有动能，地球和地面上的物体相互吸引，而且它们之间有距离，才使地面上的物体具有重力势能。

    分子动理论告诉我们，分子永不停息地无规则运动着。那么分子也同一切运动物体具有动能一样，也具有动能。分子动理论还告诉我们：分子之间有相互作用力，而且分子间又有间隔。这又使分子具有势能。

    （1）物体的内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。物体内部的每一个分子都在运动，都受分子作用力，但每单个分子的动能和势能，不是物体的内能。内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和。内能也不同于机械能。物体的动能跟物体的速度有关，物体的重力势能跟物体被举起的高度有关。一个钢球是否运动，是否被举高，这只能影响钢球的机械能，并不是能改变钢球内分子无规则运动的动能和势能。那么物体的内能跟什么有关呢？

    根据内能的定义和分子动理论的内容。可以想象，由于分子体积之小，组成物体的分子数目之多以及分子运动的激烈和无规则，我们无法把物体中所有的分子的能逐个求出，更无法相加。所以，某物体中，内能的数值是无法测量和计算的，而且没有任何实际意义。我们只能从整个物体的外在的某些物理量去分析物体的内能。例如物体的温度、体积等。

    （2）内能的变化：物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和，那么当分子运动加剧时，物体的内能也就增大。我们讲过：物体的温度升高，其内部分子的无规则运动加剧。我们可以用实验来验证上面的论断。

    取三只烧杯，分别倒入冷水、温水和热水，然后分别向三只杯内缓慢地滴入几滴墨汁，观察比较三只杯内墨扩散的快慢。实验结果表明：温度越高，扩散过程越快。扩散得快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈。

    因此：物体的内能跟温度有关。温度升高时，物体的内能增加。温度降低时，物体的内能减小。正是由于内能跟温度有关，人们常常把物体的内能叫做热能，把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。

    （3）一切物体都有内能。或者说物体的内能不会为零。这是因为物体内的分子永不停息地无规则运动着。炽热的铁水，温度很高，分子运动激烈，它具有内能。冰冷的冰块，温度虽低，其内部分子仍在做无规则运动，它也具有内能。需要明确指出的是，虽然一切物体都具有内能，但是物体内能的数值是无法计算的，也是没有意义的。在物理学中真正有意义的是当物体温度发生变化时，物体的内能的增加量或减少量。

    （4）物体的内能存在于物体内部，而且是组成物体的所有分子的能的总和。有限的几个分子的能之和，甚至单个分子的无规则运动的能都不叫内能。

    （5）内能和机械能

    我们来分析在水平光滑桌上滑动的木块各具有什么能。

    首先木块有势能，也有动能,统称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。

    木块内部的分子做无规则运动，且分子间有作用力，木块有内能。内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关。

    因此：

    （1）内能不是单个分子具有的，而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。

    （2）内能所指的动能是所有分子做无规则热运动的动能的总和。这种无规则的热运动，是分子在物体内部自身不停的“分子运动”，而不是随着物体整体一起所做的运动。物体作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能。

    （3）内能所指的分子势能是分子间相互作用使分子具有的势能。作为物体整体跟地球的相互作用而具有的重力势能是机械能，不是内能。

    所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量。

  2. 改变物体内能的两种方法

（一）做功与内能的改变

    物体的内能跟物体的温度有关，温度越高，物体的内能越大。也就是说当物体的温度发生了变化时，它的内能就发生了变化。如何改变物体的温度，同学们能够从生活实际中举出许多的事例。今天我们研究一种改变内能的方法––––做功。

    （1）对物体做功，物体的内能会增大。

    我们可以做如下实验：压缩空气引火实验。取绿豆粒大小的一块干燥硝化棉，用镊子把棉花拉得疏松一些，放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油（起润滑和密封作用），放入玻璃筒的上口。迅速地压下活塞，可看到硝化棉燃烧发出的火光。

    这个实验说明：压缩空气做功（对空气做功），使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。实际这种现象在日常生活中，同学们也遇到过。例如，在给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气，对空气做功，使温度升高的缘故。用其他的方法对物体做功，也能使物体内能增加，例如摩擦生热、钻木取火等。所以对物体做功，物体的内能就会增大。

    （2）物体对外做功时，本身的内能会减小。

    我们可以做一个气体膨胀温度降低的实验。

    在广口瓶内装入少量的水，然后将连有打气筒的塞子塞紧瓶口，然后用打气筒向里面打气。由于水的蒸发，瓶内存在水蒸气。由于水蒸气是无色透明的，所以水蒸气是看不到的。当塞子跳起时，瓶内出现了雾。这些雾是由于瓶内的气体对塞子做功，所以其内能减小，温度降低，水蒸气液化而形成的。所以我们可以得出物体对外做功时，本身的内能会减小。

    （3）用功来量度内能的改变。做功可以改变物体的内能，对物体做的功越多，物体的内能增加得越多，物体对外做的功越多，物体的内能减小得也越多，所以，我们可以用功来量度内能的变化。这样内能的单位跟功相同，也是焦耳。如果对物体做了2焦的功，物体的内能会增加2焦。

    其实各种形式的能，都可以用功来量度，因此国际单位制规定：各种形式的能的单位都是焦耳。

    还有一个有趣的实验：把薄壁金属筒固定在桌子上之后，注入约1/4容积的乙醚，立刻塞上塞子。用稍宽一点的布带，在金属筒下端绕二圈，然后迅速地来回拉布带，一会儿塞子就被冲起。这是因为外力克服摩擦力做功，使金属筒温度升高、内能增加，并引起筒内乙醚的蒸发。最后由于乙醚蒸气压强不断增大，而将塞子冲起。在此过程中，克服摩擦做功，转化为内能。当塞子被冲起时，在管口附近也有淡淡的雾出现。这是由于气体膨胀对外做功时内能减少、温度降低，从而使筒口周围的水蒸气凝成水珠。此现象恰好说明了：物体对外做功时，本身内能会减小。此过程中气体的内能转化为机械能。

（二）热传递与内能的改变

    除了这些实例外，生活中还可以举出很多例子。例如，冬季室内的暖气片散热，使室内空气的内能增大，而散热片的内能减小；把食品放在低温的冰箱里，食品的温度下降，内能减小，冰箱内的空气温度升高，空气内能增大。这一类物体的内能发生改变都是发生了热传递，所以热传递也可以改变物体的内能。

    （1）热传递的规律

    生活经验告诉我们，热传递现象发生在温度不同的物体之间。热总是由高温物体传向低温物体，高温物体放热，低温物体吸热，直到温度相等，两个物体间的热传递才告终止。热传递现象是普遍存在的，大家认真观察思考，可以发现热传递现象中都符合这一规律。

    （2）热量

    在热传递现象中，物体放出或吸收的热有多有少。把一壶水放在火上加热，加热到沸腾就比加热成温水吸收的热多。热量的单位是焦耳，常用字母Q来表示。实验表明，1Kg的水温度升高1℃时要吸收4.2×103J，温度降低1℃时要放出4.2×103J的热量。

    在热传递中，物体吸收或放出的热的多少叫热量。

    （3）热传递和物体内能的改变

    伴随着热传递的发生，物体的内能发生改变。

    物体吸热，温度升高，物体的内能增大。物体放热，温度降低，物体的内能减小。所以热传递可改变物体的内能，物体吸热，内能增大，物体放热，内能减小。

    内能改变的多少跟物体吸热放热的多少即热量直接联系。传递的热量多，物体内能改变的量也越大。因此，内能的改变可以用热量来量度。物体吸收多少热量，它的内能就增大多少；物体放出多少热量，它的内能就减小多少。因此，热传递实质上就是内能从高温物体传到低温物体。热传递就是内能转移。

    （4）热传递的方式

    热传递有三种方式，也就是传导、对流和辐射。热传导时，物体内部各部分的物质不发生移动；产生对流时，物体内部各部分之间物质会流动。这主要发生在液体和气体中；热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是用热辐射的方式传到地球上的。

    现在，我们可以总结改变物体内能的方法。改变物体内能的方法有两种；做功和热传递，不同的方法产生了同样的效果。一根锯条的温度升高，内能增大了，可能是由于摩擦，利用做功的方法改变了锯条的内能；也可能是由于放在火上烤，锯条吸热的结果。如果我们没有看见内能改变的过程，只从内能改变的结果无法判断改变内能采用的是哪一种方法。也就是说，对改变物体的内能来说，做功和热传递是等效的。

    做功和热传递对改变物体的内能是等效的，但是这两种物理过程又是不同的。做功改变物体的内能，是机械能和内能之间的转化。热传递改变物体的内能，是物体之间内能的转移。正因为做功和热传递对改变物体内能是等效的，所以，功或热量都可以量度内能的改变。二者的单位相同，热量的单位也是焦耳。

第二部分：科学探究：物质的比热容

    物体温度升高吸收热量的多少与哪些因素有关呢？我们可以通过日常生活中的经验来想一想。同样的加热设备，同温度的一壶水和半壶水，要加热到沸腾，一壶水吸收的热量多。同样，要把开水自然冷却，水越少，凉得越快，所以，物体温度升高或降低相同时，吸收或放出的热量跟质量有关。质量越大，热量越多。同样一壶水，让它升高1℃时的热量和让它升高10℃时吸收的热量不同。当然是升高的温度越高要吸收的热量越多。换句话说就是液体的温度变化量越多，放出（或吸收）的热量越多。综上我们想到，决定物体吸收热量多少的因素有物体的质量和物体温度的变化量。还与其它因素有没有关系呢？这时我们就要采用控制变量法。

    也就是取两种物质，让它们质量相同，升高相同的温度。我们来比较一下它们吸收热量的多少是否与物质的种类有关。

    （1）比热容的引入

    盛有等质量的水和煤油的两只烧杯。用两只相同电加热器（俗称：“热得快”）给它们加热，由于电加热器是相同的，所以两只电加热器每一秒钟放出的热量是相等的。并用温度计测它们的温度。

    实验结果：煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸的热量比煤油多。

    换用其他物质，重复上述实验，得到的结果是类似的。就是说，质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量不相同。当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念，某种物质单位体积的质量。那么，现在我们应该怎样表示上述实验所反映的物质特性呢？在物理学中引入了比热容这一物理量。

    （2）比热容：

    单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。

    比热是通过比较单位质量的某种物质升温1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。

    （3）比热的单位：在国际单位制中，比热的单位是焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。

    水的比热是4.2×103焦/（千克·℃）。它的物理意义是1千克水，温度升高1℃，吸收的热量是4.2×103焦耳。

    单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量和它温度降低1℃放出的热量相等，也是它的比热。

    （4）比热表

    比热是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热。物理学中，常把由实验测定的物质的比热，列成表格，便于查找。

    课本中列出了几种物质的比热，请同学们查出比热及它的单位。要求能具体地说明某物质的比热的物理意义。

    从表中还可以看出，各物质中，水的比热最大。这就意味着，在同样受热或冷却的情况下，水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响很大。在受太阳照射条件相同时，白天沿海地区比内陆地区温升慢，夜晚沿海地区温度降低也少。所以一天之中，沿海地区温度变化小，内陆地区温度变化大。在一年之中，夏季内陆比沿海炎热，冬季内陆比沿海寒冷。

    水比热大的特点，在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器，在工作时要发热，通常要用循环流动的水来冷却。冬季也常用热水取暖。

    （5）有关热量的计算

    热总是由高温物体传向低温物体，直到温度相等为止。高温物体放热，温度降低；低温物体吸热，温度升高。通过前面的学习知道，当物体的温度升高或降低时，物体吸收或放出的热量多少跟物体的质量有关，跟物体升高或降低的温度有关还跟物质的种类有关。

    我们从铝的比热入手，说明它的物量意义：使1千克的铝，升高1℃，需要吸收0.88×103焦的热量。

    ①1千克铝温度升高1℃，需要吸收0.88×103焦的热量。

    ②1千克铝温度升高2℃，需要吸收0.88×103焦×2=1.76×103焦的热量。

    ③1千克铝温度升高100℃－30℃=70℃时，需要吸收0.88×103焦×（100－30）=6.16×104焦的热量。

    ④2千克铝温度升高2℃，需要吸收0.88×103焦×2×2=3.52×103焦的热量。

    ⑤2千克铝温度升高100℃－30℃=70℃时，需要吸收0.88×103焦×2×（100－30）=1.23×105焦的热量。

    至此，再由特殊到一般，推导热量的计算公式。继续利用上例，在问题③之后，如果是1千克铝温度升高(t－t0)℃时，需要吸收多少热量？在问题⑤之后，如果是m千克铝温度升高(t－t0)℃时，需要吸收多少热量？如果升温的不是铝，而是比热为c的另外的物质，如何计算吸收的热量。从而归纳出公式：

    Q吸=cm(t－t0)。其中c表示物质的比热，用焦/（千克·℃）作单位；m表示质量，用千克作单位；t－t0表示物体升高的温度，用摄氏度作单位；Q吸表示吸收的热量。

    我们已经总结出了物体吸收热量的计算公式。如果物体温度降低，像刚才的例题中如果铝块从100℃降到30℃，那么它要放出热量，放出的热量应当怎样计算呢？同学们可仿照物体吸热公式导出放热公式。只需要把(t－t0)改为(t0－t)，即：Q放=cm(t0－t)。

    如果我们用△t表示(t－t0)或(t0－t)，这样物体吸放热的公式就变成了Q=cm△t。如果△t是升温，则为吸热，如果△t为降温，则为放热。

  例1. 质量是10千克的冰，温度由－20℃升高到0℃，冰吸收多少热量？

    根据公式Q吸＝cm(t－t0)得

    Q=2.1×103焦/（千克·℃）×10千克×[0－(－20)]℃

     =4.2×105焦耳。

  例2. 保温瓶中原有60℃的水500克，现又倒入1.5千克沸水，混合后温度变成90℃。在此过程中温水和沸水分别吸收或放出多少热量？（计算过程略，均为6.3×104焦）

    计算结果表明，温水跟沸水混合时，温水吸收的热量恰好等于沸水所放出的热量。这仅仅是巧合吗？不是，这是必然的。在热传递的过程中，内能从高温物体传到低温物体，直到两物体温度相等时为止。在此过程中，如果没有内能传到其他的物体，那么高温物体放出的热量必定等于低温物体吸收的热量。

【典型例题】

  例1. 有位同学从寒暑表读得室温是－3℃，正确的读法是（    ）

    A. 负摄氏3度            B. 摄氏零下3度

    C. 零下3度                D. 零下3摄氏度

    分析：摄氏温度的单位“℃”，读作“摄氏度”，不能分割开，也不能读作人们日常所说的“度”。

    答：D

  例2. 如图所示，体温计的示数为______℃

    分析：在读温度计示值之前，应首先确认该温度计所采用的温度单位、最小刻度、辨认出0度的刻线位置，再观察其示值。

    答：“39.9”。

  例3. 某同学在用温度计测水的温度时，以下做法错误的是（    ）

    A. 将温度计的玻璃泡全部浸入水中，不碰到容器底和壁

    B. 温度计放入水中就马上读数

    C. 读数时将温度计拿出放到亮一点的窗口去

    D. 读数时视线与液体的上表面相平

    分析：用实验室温度计测水的温度，除了位置放正确，读数时要等水银柱（或酒精柱）稳定不再上升时进行，并不能离开被测物体。

    答：B、C

  例4. 如图，为用温度计测杯中水温时的示意图。其中操作不正确的地方是______。

    分析：正确使用温度计的操作方法应在理解的基础上加以记忆，比如没对被测物的温度进行估计，而用测温范围小的温度计测很高温度物体的温度，就可能损坏温度计，测时温度计玻璃泡与其它物体接触（相当于没与被测物充分接触）。测值就不等于被测物温度了。

    解答：温度计玻璃泡接触了盛水的杯子，观察示数时，视线没有与温度计中液柱的上表面相平。

  例5. 下列说法中不正确的是（    ）

    A. 温度为0℃的物体没有内能

    B. 温度高的物体内能一定多

    C. 物体的内能增加，它的温度一定升高

    分析：由于组成物质的分子永不停息地做无规则热运动，因此一切物体都有内能，即使在0℃，物体的分子仍在运动，且分子间仍有相互作用力，它们之间仍有动能和势能，也即仍有内能。A错。

    内能的多少并不能简单地由温度高低来判断，必须同时考虑到物体所含的分子数以及分子间的势能等。某一物体虽然温度较低，但如果分子数多，内能也可以较大，某一物体温度虽高，但如果分子数少，内能也不一定大。B错。

    物体的温度升高，分子运动速度加快，分子的动能增加，因此物体的内能也增加。但不等于说物体的内能增加，它的温度一定升高。因为内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，若分子势能增加了，即使物体的温度不升高，分子动能不增加，物体的内能仍能随分子势能的增加而增加，例如，冰在熔点熔化或同温度的水，温度保持不变，但内能增加。故C也错。

    答：A、B、C

  例6. 在0℃的房间内，放在地面上的铅球（    ）

    A. 具有机械能                B. 没有机械能

    C. 具有内能                    D. 没有内能

    分析：机械能与物体的机械运动的情况有关。物体由于机械运动，被举高或发生弹性形变，它就具有机械能。如果物体没有运动，物体就没有动能，如果物体在地面上，又没有弹性形变，物体就没有势能，没有动能和势能的物体，没有机械能。一切物体不论它的温度高低如何，都具有内能。

    解答：C

  例7. 下列实例中物体的内能是如何改变的？

    （1）用锯条锯木头，锯条会发热。

    （2）电冰箱的压缩机在压缩某种液体的蒸气时使蒸气温度升高；

    （3）打开高压瓶的塞子，高压气体冲出后温度降低。

    分析：根据对物体做功(包括克服摩擦做功和压缩气体做功)和物体内能改变的关系去考虑。

    解答：（1）是用克服摩擦做功的方法，将机械能转化为内能，使锯条的内能增加，温度升高。

    （2）是用压缩气体做功的方法，将机械能转化为内能，使蒸气的内能增加，温度升高。

    （3）高压气体膨胀对外做功，气体内能减少，温度降低，气体的内能转化为动能。

  例8. 一个物体温度升高，则（    ）

    A. 它含有的热量增加

    B. 它一定吸收了热量

    C. 一定对物体做了功

    D. 它的内能增加

    分析：热量是表示在热传递的过程中，传递能量的多少，因此不能说物体“含有热量”，A错。一个物体温度升高，它的分子运动一定加快，内能增加，D正确。改变物体内能的方法能两种，做功和热传递，两种方法对改变物体的内能是等效的，因此不能肯定是做功或热传递。B、C也错。

    解答：D

  例9. 以下所述现象中属于通过热传递改变了物体内能的是（    ）

    A. 将一段铁丝反复弯折，弯折处会发热

    B. 放在空气中的一杯热水会冷却

    C. 在转动的砂轮上磨车刀，车刀发热

    分析：不论物体是发热或是冷却，物体的温度都发生了变化，都是内能的改变，弯折铁丝是用力对物体做功，在转动的砂轮上磨车刀是摩擦力对车刀做功，所以都是通过做功改变物体热能，热水放在空气中，通过热辐射以及对流等方式向外传递了热能，而使自身的热能减少，温度下降，它是通过热传递方式改变内能的，所以应选B。

    用打气筒给自行车车胎打气，过一会儿气筒壁会发热。解释其原因。

    解答：气筒壁发热说明温度升高了，温度升高了说明内能增加，物体内能增加有两个途径，一是通过热传递，另一个是做功，这两种方式在使物体内能发生变化方面是等效的，当用气筒给车胎打气时，由于气筒的活塞与筒壁有摩擦，在推拉活塞时要克服摩擦做功，此功主要转换为热能，使气筒壁的温度升高。

    当然，用力推动活塞时压缩了气筒内封闭的空气，对这部分空气做了功，使空气温度升高、内能增加，空气增加的内能会不会传递一部分给气筒壁呢？我们知道，打气时气筒中的空气压缩后通过车胎上的气嘴(单向阀门)进入了车胎，打气筒每进入一部分空气在筒中被压缩的时间是较短的，向打气筒壁传递热能很少，可以忽略不计。

  例10. 质量相等的铁块和铝块，吸收了相等的热量，升高的温度是否相同？为什么？如果要使它们升高相同的温度，哪个吸收的热量多？

    分析：可从比热的定义进行比较。

    解答：质量相等的铁块和铝块，吸收相等的热量后，升高的温度不相同，这是因为铝的比热大于铁的比热，要使它们升高相同的温度，铝块应吸收较多的热量。

  例11. 沙漠地区为什么会有早穿皮袄午穿纱的奇特现象？沿海地区可能出现这种现象吗？

    解答：沙漠地区多砂石，砂石比热小，夜间砂石散热，温度降低较多，因而出现早晨气温较低。午间在阳光照射下，砂石吸热后温度升高较快，气温迅速上升，因而出现早、午气温差别较大的奇特现象。沿海地区多水，水的比热较大，夜间海洋与沙漠地区同样散热，海洋的温度降低不多，早晨气温就不太低；同理，白天气温也不会升高得太快，所以沿海地区不会出现早穿棉袄午穿纱的现象。

    说明：解释这类问题，应分析清楚，不能简单地回答：砂石比热小，水的比热大。

  例12. 判断下列说法中正确的是（    ）

    A. 物质吸收的热量越多，它的比热就越大

    B. 物质的温度变化越小，它的比热就越大

    C. 把一个铁块分开，用其中一块测铁的比热，因为质量小了，所以测得的比热值就大了

    D. 单位质量的某种物质，温度升高1℃吸收的热量越少，比热就越小

    分析与思考：比热是物质的特性，同种物质无论如何分割，外部条件如何变化，比热的值都是一个定值。因此答案A、B、C都是错误的。

    解答：正确的选项是D。

  例13. 有一高温物体被投入质量为10kg、温度为20℃的水中，如果传给水的热量是2.73×106J，则水的温度会升高到多少度。

    分析：将热量的计算公式变形，然后代入数值即可求解。

    解答：由公式Q吸＝cm（t－t0）变形可得

    答：水的温度会升高到85℃。

  例14. 甲物体的质量是乙物体质量的4倍，当甲的温度从20℃升高到70℃，乙的温度从40℃升高到60℃时，甲、乙两物体吸收的热量之比为5∶1，则甲的比热与乙的比热之比是多少？

    解析：根据比热公式可直接求比值

    解：由比热公式可得：

    答：甲、乙两物体的比热之比是1：2。

【模拟试题】（答题时间：50分钟）

一. 填空题

  1. 常用温度计是根据______的性质制成的。所用液体可以是______、______或______。

  2. 实验室常用的是水银温度计，它的下端是______，上面连着一根内径很细的______，当温度稍有变化时，细管内水银面的______就会有变化。

  3. 当一个物体的温度升高时，它的分子运动______，它的内能______。

  4. 摩擦生热是利用______的方法使物体的______增加。

  5. 用热量、温度两个物理量填入下面的空格内：

    （1）今天天气真热，这里的“热”是指______。

    （2）物体吸热升温，这里的“热”是指______。

  6. 一根钢棒放在火炉内加热，主要通过______使钢棒内分子运动快，内能增加，温度升高。而用锯锯木头时，主要是通过______使锯条内能增加，温度升高。

  7. 在用水银温度计测水温时，应先______被测的水温，以便选择合适的温度计；测水温时，应使温度计的______跟水充分接触，待到温度计细管中液柱上升到最高位置，且刚要开始下降时的示数为______温度。

  8. 在国际单位制中热量的单位是______。

  9. 如图所示，水蒸气膨胀时对软木塞______，消耗了水蒸气的______，______能增加。

  10. 一个物体温度升高（或降低）1℃时，吸收（或放出）的热量与物体的______和______有关。

  11. 两个实心铁球甲和乙，甲球的体积是乙球的3倍。若它们吸收相等的热量，甲球升高的是乙球升高温度的______倍；若它们升高相同的温度，甲球吸收的热量是乙球吸收热量的______倍。

  12. 将50克0℃的冰放进0℃、100克的水中，最终温度是______。

  13. 甲的比热是乙的一半，甲的质量是乙的两倍，当它们吸收相同的热量后，甲、乙升高的温度之比为______。

  14. 甲种液体的质量是乙种液体质量的2倍，甲的温度为10℃，乙的温度为50℃。如果把甲种液体混合后，温度变为30℃。不考虑热量损失，则甲、乙两种液体的比热之比为______。

二. 选择题

  1. 如图所示是温度计的一部分，它的读数是（    ）

    A. 16℃                B. 4℃

    C. －4℃            D. －16℃

  2. 下面的说法中错误的是（    ）

    A. 温度升高了的物体含有的热量多

    B. 物体温度越高，分子做无规则运动的速度就越大

    C. 物体温度升高，它的内能就增加

    D. 当两个物体的温度相同时，它们不会发生热传递

  3. 关于内能的说法，正确的是（    ）

    A. 物体的内能越多，放出的热量一定越多

    B. 物体吸收的热量越多，其增加的内能就越多

    C. 物体内能多，则其温度一定越高

    D. 物体中做无规则运动的分子具有的能，叫做内能

  4. 用温度计测量物体的温度时，读数的准确程度决定于（    ）

    A. 温度计上所标出的范围；

    B. 温度计上每一小格的距离大小；

    C. 温度计最小分度所表示的温度值；

    D. 温度计上标出的最小数值。

  5. 下列说法正确的是（    ）

    A. 温度计不能测量超过它最高温度的温度，但能测量低于它最低温度的温度

    B. 实验室温度计读数时，能离开被测物体

    C. 温度计读数时，视线与温度计液柱上表面垂直

    D. 温度计读数时，视线与温度计液柱上表面相平

  6. 气体在迅速膨胀做功过程中，与外界热量交换可忽略不计。此时气体的温度和内能变化是（    ）

    A. 机械能转化为气体的内能，温度升高        B. 气体的内能减小，温度不变

    C. 气体的内能减小，温度降低                D. 气体的内能增加，温度升高

  7. 下面说法中不正确的是（    ）

    A. 一个物体的温度升高了，它的内能就会增加

    B. 一个物体的温度越高，反映了它的分子做无规则运动的速度越大

    C. 分子间的引力和斥力是同时存在的

    D. 固体和液体很难被压缩，说明固体和液体分子间没有空隙

  8. 甲、乙两个物体能够发生热传递，则它们一定有不同的（    ）

    A. 质量            B. 温度            C. 热量            D. 比热

  9. 两个不同温度的同种物质相互接触后，各物质没有发生变化的物理量是（    ）

    A. 温度            B. 比热            C. 热量            D. 体积

  10. 从“比热”概念出发，下列叙述正确的是（    ）

    A. 比热是物质的特性之一，它是反映物质吸热（或放热）本领大小的物理量

    B. 比热大的物体能把热量传给比热小的物体

    C. 只要提高某种物质的比热，必须给这个物体加热

    D. 物质的质量越大，它的比热也越大

  11. 质量相同的砂石和铁，已知砂石的比热是铁的比热的2倍，如果铁吸收热量后温度升高了48℃，那么砂石吸收同样多的热量，其温度升高（    ）

    A. 12℃            B. 24℃            C. 48℃        D.96℃

  12. 使200克铜温度升高6℃的热量可以使400克的铅温度升高9℃，铜的比热是铅的比热的多少倍（    ）

    A. 3            B. 2            C. 4            D. 6

  13. 甲、乙两个物体的体积之比为1：3，比热之比为2：1，若使它们升高相同的温度，吸收的热量之比为4：3，则甲、乙两个物体的密度之比为（    ）

    A. 1：2            B. 2：1            C. 2：3            D. 4：1

  14. 甲、乙两个物体比热之比是2：1，当甲物体的温度升高20℃，乙物体温度升高10℃，它的吸收的热量之比是4：1，甲、乙两个物体的质量之比为（    ）

    A. 1：2            B. 2：1            C. 1：1            D. 2：3

  15. 下列各情况中正确的说法是（    ）

    A. 吸收热量多的物体温度一定升高得多

    B. 放出热量少的物体比热一定大

    C. 两个物体升高相同的温度，吸收的热量一定相同

    D. 高温物体和低温物体彼此接触时一定会发生热传递

  16. 把20℃、等质量的两个铜球分别放进50℃等质量的水和煤油中，热平衡后下面说法正确的是（    ）

    A. 煤油的温度低些    B. 水的温度低些    C. 两者温度一样        D. 无法比较

  17. 20克40℃的水和40克20℃的水混合，达到热平衡时它们共同温度约为（    ）

    A. 24℃             B. 36.7℃        C. 30℃            D. 35℃

  18. 有甲、乙两个金属球，它们的比热关系是c甲＝3c乙，质量关系是，当吸收相同的热量后，它们升高温度之比为（    ）

    A. 4：1            B. 9：4            C. 4：9            D. 4：3

三. 实验题

  1. 如图实验，请回答下面的问题。

    （1）当迅速地来回拉绳子，过一会儿筒内的乙醚会______。说明了乙醚的______升高，______增加。当把塞子冲开后，乙醚蒸气的______减少，转化为塞子的______。

    （2）此实验说明了______。

  2. 如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放一块浸过乙醚的棉花，把活塞迅速地压下去，棉花会燃烧，这是因为压缩筒内空气______，空气的______增加，______升高，达到了乙醚的着火点，棉花才燃烧起来，此实验说明了______。

  3. 将一支灵敏温度计的玻璃泡浸入热水里，并立即观察温度计细管里的水银面高度的变化，将会看到温度计中水银面先下降，然后再上升。试说明其道理。

四. 计算题

  1. 质量为2千克的水由20℃升到95℃时所吸收的热量是多少？〔不计热量损失，水的比热为4.2×103焦/（千克·℃）〕

  2. 用煤油炉烧水，假定煤油燃烧时放出的热量有40%被水吸收，则完全燃烧50克煤油可以使2.75千克、10℃的水温度升高多少摄氏度？（煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克）

  3. 将500克温度为94℃的水兑入2.5千克温度为15℃的水中，热平衡后的水温是多少摄氏度？假设没有热量损失。

【试题答案】

一. 1. 液体热胀冷缩；水银；酒精；煤油

  2. 玻璃泡；玻璃管；位置

  3. 加剧，增加

  4. 做功，内能

  5. 温度，热量

  6. 热传递的方法，做功的方法

  7. 估计；玻璃泡；被测水的

  8. 焦

  9. 做功，内能，机械

  10. 质量，比热

  11.，3

  12. 0℃

  13. 1：1 

  14. 1：2

二. 选择题：

  1. C        2. A            3. B            4. A            5. D            6. C

  7. D        8. B            9. B            10. A        11. B        12. A

  13. B        14. C        15. D        16. A        17. B        18. C

三. 1. （1）沸腾，温度，内能，内能，机械能

    （2）克服摩擦做功使物体的内能增加。

  2. 做功，内能，温度，气体被压缩时内能增加。

  3. 一开始玻璃泡先膨胀，水银面下降，过一会儿，水银也受热膨胀，在相同条件下，液体比固体膨胀要大，于是水银面又上升。

四. 1. 6.3×105焦

  2. 79.7℃

  3. 两个物体的温度相同，它们之间不会产生热传递，在物理学上称这两个物体处于热平衡状态；当高温物体向低温物体放出热量时，高温物体的温度将降低，低温物体的温度要升高，这个过程一直要进行到两物体的温度相等为止，即进行到两物体达到热平衡状态为止；在没在热量损失的情况下，高温物体放出的热量等于低温物体所吸收的热量。

    设本题中冷热水兑混合后的热平衡温度是t，高温水初始温度是t1＝94℃，质量是m1＝0.5千克，放出的热量是：

    低温水的初始温度是t2＝15℃，质量是m2＝2.5千克，吸收的热量是：

    热平衡时，Q放＝Q吸，所以有

    经整理后得：

     ＝28.2℃

    上式中的比热c在整理方程式中被约去了，由数学知识我们知道这并不影响最终的解（因为比热c不可能为零），但却简化了运算，所以在物理学解题中应尽量用文字代号先运算，最后再代入具体数字。

【励志故事】

如果你有实力，就证明给人看

张欣这个名字被人提起，往往是因为她大名鼎鼎的丈夫潘石屹。其实，她自己本身就是SOHO中国的联席总裁。她和丈夫潘石屹联手创办房地产公司，创下了一年销售20亿的奇迹。

    14岁时，张欣随母亲移居，在做流水线女工时，她除了很快就能讲一口流利的粤语外，还能讲一口流利的粗话。因为她发现，作为一个外来妹，如果自己“乖”，就会被人视为笨，好欺负。后来，张欣只身赴英国留学，获得剑桥大学发展经济学硕士学位，紧接着，成为美国华尔街投资银行高盛公司的投资顾问。

决定从华尔街回北京时，面对竭力劝阻她的朋友，张欣只有一句话：“我想好了，我会证明给你们看！”公司成立之初，面对经营理念的严重分歧，张欣依然是那句话：“我是对的，我将证明给你们看！”事实证明，张欣每次都用实力说服了所有人。

“很多人生命的萎顿就在于放弃了更新自我的能力。”“一个人如果见识多了，成功的经历多了，是不可能装出一副期期艾艾的样子的。”“如果你有什么想法就说出来呗，你不说别人就以为你没想法，你就做不了专业人士。做不了专业人士，别人就不会信赖你。”“如果你是有实力的，就不能示弱，证明给人看。”这是张欣一贯坚持的四个观点。

    这是一个经济极速发展的时代，一个信息高度畅通的时代，如果我们还没有找到生命发展的机遇，那一定是我们的才华还没有充分发挥出来。

才华不要只是怀在身上，如果你有实力，就证明给人看！